基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的PLC與傳動變頻器間的通訊

　　1 引言

　　隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，現(xiàn)場對傳動設(shè)備的快速性、連續(xù)性、系統(tǒng)性的使用要求越來越高。單臺變頻器的獨立運(yùn)行的模式已經(jīng)不能滿足要求，多臺成組系統(tǒng)運(yùn)行成為最大特點。所有的本地柜前操作已經(jīng)發(fā)展為計算機(jī)集中遠(yuǎn)程自動控制模式。這些特點都建立在計算機(jī)、PLC、傳動裝置間的數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)上。以此來實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和控制命令的下達(dá)。現(xiàn)場總線的發(fā)明和應(yīng)用為實現(xiàn)上述功能提供了技術(shù)保證。現(xiàn)在使用較為廣泛的現(xiàn)場總線有:PROFIBUS、Canbus、Modbus、Devicenet、Lonworks等。本文重點介紹以PROFIBUS 現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的西門子SIMATIC S7 PLC和6ES70系列變頻器間的通訊技術(shù)。

　　2 PROFIBUS現(xiàn)場總線概述

　　PROFIBUS是一種應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)場總線，其總線標(biāo)準(zhǔn)是國際總線標(biāo)準(zhǔn)IE61158的重要組成部分。是一種開放式系統(tǒng)，令牌結(jié)構(gòu)，以互聯(lián)網(wǎng)(open system interconnection-SIO)作為參考模型。有3個兼容部分組成部分即PROFIBUS-DP(Decentralized periphery)， PROFIBUS-PA(Process automation)，PROFIBUS-FMS(Fieldbus message specification)。其中DP是一種高速低成本通訊，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通訊。采用RS485數(shù)據(jù)接口，傳輸介質(zhì)用光纖或雙絞電纜，傳輸波特率從(9.6k~12M)bps，傳輸距離可以通過Repeter進(jìn)行擴(kuò)展，每個DP網(wǎng)上可以同時配置122個從站，是一種功能強(qiáng)大的現(xiàn)場總線。下面介紹的PLC和變頻器間的通訊也是基于PROFIBUS-DP技術(shù)進(jìn)行的。

　　3 PROFIBUS-DP的數(shù)據(jù)通訊格式

　　傳動裝置通過PROFIBUS-DP網(wǎng)與主站PLC的接口是經(jīng)過通訊模塊CBP板來實現(xiàn)的，帶有DP口的S7-300和400 PLC也可以通過CPU上的DP口來實現(xiàn)。采用RS485接口及支持(9.6k~12M)bps波特率數(shù)據(jù)傳輸(數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖1所示)，其中數(shù)據(jù)的報文頭尾主要是來規(guī)定數(shù)據(jù)的功能碼、傳輸長度、奇偶校驗、發(fā)送應(yīng)答等內(nèi)容，主從站之間的數(shù)據(jù)讀寫的過程(如圖2所示)核心的部分是參數(shù)接口(簡稱PKW)和過程數(shù)據(jù)(簡稱PZD)，PKW和PZD共有五種結(jié)構(gòu)形式即:PPO1、PPO2、PPO3、PPO4、PPO5，其傳輸?shù)淖止?jié)長度及結(jié)構(gòu)形式各不相同。在PLC和變頻器通訊方式配置時要對PPO進(jìn)行選擇，每一種類型的結(jié)構(gòu)形式如下。

　　PPO1 4 PKW + 2 PZD (共有6個字組成)

　　PPO2 4 PKW + 6 PZD (共有10個字組成)

　　PPO3 2 PZD (共有2個字組成)

　　PPO4 6 PZD (共有6個字組成)

　　PPO5 4 PKW+10 PZD (共有14個字組成)

　　參數(shù)接口(PKW):參數(shù)ID號(PKE)、變址數(shù)(IND)、參數(shù)值(PWE)三部分組成。過程數(shù)據(jù)接口(PZD):控制字(STW)、狀態(tài)字(ZSW)、主給定(Main setpoint )，實際反饋值(Main actual value) 等組成，另外要了解掌握控制字和狀態(tài)字每一位的具體含義，并熟悉西門子變頻器參數(shù)的具體應(yīng)用，在通訊參數(shù)設(shè)置時需要具體定義。

　　4 實現(xiàn)通訊的軟硬件要求和參數(shù)設(shè)置

　　(1) 硬件要求

　　133MHz以上且內(nèi)存不小于16MB的編程器。

　　西門子S7-300/400系列PLC，RAM不小于12kB，并帶有PROFIBUS-DP接口，或是S7-400(RAM不小于12kB)配CP443-5的通訊板。

　　帶有CBP通訊模塊和帶有CU2/SC的VC板的變頻器

　　(2) 軟件要求

　　Win 95或Win NT(V4.0以上)

　　STEP7(V3.0以上)

　　安裝DVA-S7-SPS7

　　(3) 通訊設(shè)置基本步驟

　　設(shè)置傳動參數(shù)

　　PLC硬件配置

　　創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊

　　編寫通訊程序

　　系統(tǒng)調(diào)試

　　(4) 傳動參數(shù)的設(shè)置

　　P053 = 3 參數(shù)使能

　　P090 = 1 CBP板在2#槽

　　P918 = 3 從站地址

　　P554.1=3001 控制字PZD1

　　P443.1=3002 主給定PZD2

　　P694.1=968 狀態(tài)子PZD1

　　P694.2=218 實際值PZD2